电解液及电化学储能装置制造方法及图纸

本申请提供一种电解液及电化学储能装置。所述电解液包括电解质盐、非水有机溶剂以及添加剂。所述非水有机溶剂包括羧酸酯。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及环状硫酸酯。当所述电解液应用于电化学储能装置中后，在三者的协同作用下，电化学储能装置具有较好的倍率性能、高温循环性能、高温存储性能以及较低的低温直流电阻。

Electrolyte and electrochemical energy storage device

The application provides an electrolyte and an electrochemical energy storage device. The electrolyte comprises electrolyte salts, non-aqueous organic solvents and additives. The non-aqueous organic solvent comprises carboxylic esters. The additive comprises sulfonate cyclic quaternary ammonium salt and cyclic sulfate. When the electrolyte is applied to the electrochemical energy storage device, the electrochemical energy storage device has good rate performance, high temperature cycle performance, high temperature storage performance and low low temperature DC resistance under the synergistic action of the three.

【技术实现步骤摘要】
电解液及电化学储能装置
本申请涉及储能装置领域，尤其涉及一种电解液及电化学储能装置。
技术介绍
随着化石能源的日益枯竭及环境污染的压力越来越大，汽车行业迫切需要一种新型能源为其提供驱动，锂离子电池由于具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点脱颖而出，使其成为当前新能源汽车动力电源的首选方案。汽车行业要求动力锂离子电池具有长循环寿命和长存储寿命，同时要求动力锂离子电池能够进行满足快速充放电的使用需求，然而这对于传统的锂离子电池是一个很大的挑战。目前，锂离子电池中广泛应用的电解液包括作为导电锂盐的六氟磷酸锂和作为非水有机溶剂的环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，其一定程度上可以改善锂离子电池的电化学性能，然而上述电解液仍存在诸多的不足，特别的是在高电压下，锂离子电池的电化学性能依旧较差，例如，高温循环性能差、高温存储性能差以及倍率性能差等。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电解液及电化学储能装置，所述电化学储能装置具有较好的倍率性能、高温循环性能、高温存储性能以及较低的低温直流电阻。为了达到上述目的，在本申请的一方面，本申请提供了一种电解液，其包括电解质盐、非水有机溶剂以及添加剂。所述非水有机溶剂包括羧酸酯。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及环状硫酸酯。在本申请的另一方面，本申请提供了一种电化学储能装置，其包括本申请一方面的电解液。相对于现有技术，本申请的有益效果为：本申请的电解液的非水有机溶剂包括羧酸酯，同时所述电解液还包括添加剂磺酸酯环状季铵盐以及环状硫酸酯，当所述电解液应用于电化学储能装置中后，在三者的协同作用下，电化学储能装置具有较好的倍率性能、高温循环性能、高温存储性能以及较低的低温直流电阻。具体实施方式下面详细说明根据本申请的电解液及电化学储能装置。首先说明根据本申请第一方面的电解液。根据本申请第一方面的电解液包括电解质盐、非水有机溶剂以及添加剂。所述非水有机溶剂包括羧酸酯。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及环状硫酸酯。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述羧酸酯可改善电化学储能装置的倍率性能，但当羧酸酯应用于高电压体系的电化学储能装置时，其容易被氧化分解，从而导致电解液被消耗，因此使用羧酸酯做非水有机溶剂的电化学储能装置在高温环境下使用时，电化学储能装置多次循环后的容量损失严重，且电化学储能装置的高温存储性能劣化严重，同时电化学储能装置的低温直流电阻也会一定程度上受到影响。而添加剂磺酸酯环状季铵盐可优先在负极表面成膜，所形成的钝化膜可抑制羧酸酯与负极之间的副反应，从而可在显著降低电化学储能装置的低温直流电阻的基础上改善电化学储能装置的高温循环性能和高温存储性能，环状硫酸酯则可在正极表面成膜，其形成的钝化膜可以避免羧酸酯与正极之间的氧化反应，从而进一步改善电化学储能装置的高温循环性能，但单独加入环状硫酸酯会显著降低电化学储能装置的倍率性能。因此，当所述电解液同时加入非水有机溶剂羧酸酯、添加剂磺酸酯环状季铵盐和环状硫酸酯时，在上述物质的协同作用下，可以使电化学储能装置具有良好的倍率性能、高温循环性能、高温存储性能以及较低的低温直流电阻，满足其在复杂环境以及大倍率充放电情况下的使用需求。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述羧酸酯选自式1所示的化合物中的一种或几种；在式1中，R11选自H、C1～10的烷基、C1～10的卤代烷基中的一种，R12选自C1～10的烷基、C1～10的卤代烷基中的一种。在式1中，所述C1～10的烷基可为链状烷基，也可为环状烷基。其中，链状烷基又包括直链烷基和支链烷基。另外，环状烷基上可以有取代基，也可以不含有取代基。在所述C1～10的烷基中，碳原子数的下限值可优选为1、2、3，碳原子数的上限值可优选为4、5、6、7、8、9、10。优选地，R11、R12各自独立地选自C1～6的链状烷基、C3～8的环状烷基中的一种。进一步优选地，R11、R12各自独立地选自C1～4的链状烷基、C5～7的环状烷基中的一种。在式1中，具体地，所述C1～10的烷基可选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、环戊基、2,2二甲基丙基、1-乙基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、正己基、异己基、2-己基、3-己基、环己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、1,1,2-三甲基丙基、3,3-二甲基丁基、正庚基、2-庚基、3-庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、异庚基、环庚基、正辛基、环辛基、壬基、癸基中的一种。在式1中，所述C1～10的卤代烷基中卤原子的取代个数及其取代位置并没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，卤原子的个数可为1个、2个、3个或4个。当卤原子的个数为2个以上时，卤原子的种类可以相同，也可以完全不同，也可以部分相同。所述C1～10的卤代烷基可为链状卤代烷基也可为环状卤代烷基。所述链状卤代烷基又包括直链卤代烷基和支链卤代烷基。所述环状卤代烷基上可以有取代基，也可以不含有取代基。在所述C1～10的卤代烷基中，碳原子数的下限值可优选为1、2、3，碳原子数的上限值可优选为4、5、6、7、8、9、10。优选地，R11、R12各自独立地选自C1～6的链状卤代烷基、C3～8的环状卤代烷基中的一种。进一步优选地，R11、R12各自独立地选自C1～4的链状卤代烷基、C5～7的环状卤代烷基中的一种。在式1中，具体地，所述C1～10的卤代烷基选自氯甲基、二氯甲基、三氯甲基、1-氯乙基、1,2-二氯乙基、2-氯正丙基、2,2-二氯-正丙基、1-氯异丙基、一氯环丙基、1-氯正丁基、2-氯异丁基、一氯环丁基、1-氯正戊基、2-氯正戊基、1-氯异戊基、2,2-二氯甲基丙基、一氯环戊基、3-氯-2,2-二甲基丙基、1-氯-1-乙基丙基、1-氯-1-甲基丁基、2-氯-2-甲基丁基、2-氯正己基、一氯环己基、2-氯甲基戊基、3-氯-3-甲基戊基、2-氯-1,1,2-三甲基丙基、4-氯-3,3-二甲基丁基、2-氯正庚基中的一种。在上述的基团中，卤代烷基中的Cl原子还可被F、Br、I中的一种或几种部分取代或全部取代。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述羧酸酯可选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丁酯、丙酸戊酯、丙酸异戊酯、异丙酸乙酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯、丁酸丁酯、异丁酸丁酯、丁酸戊酯、丁酸异戊酯、戊酸乙酯、异戊酸乙酯、戊酸丙酯、异戊酸丙酯以及上述化合物被卤素原子中的一种或几种部分取代或全部取代的化合物中的一种或几种。优选地，所述羧酸酯选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯以及上述羧酸酯被F、Cl、Br、I中的一种或几种部分取代或全部取代的化合物中的一种或几种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述磺酸酯环状季铵盐选自式2所示的化合物中的一种或几种；在式2中，R21选自-CN、取代或未取代的C1～12的烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基中的一种；R22选自取代或未取代的C1～12的亚烷基、取代或未取代的C2～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，包括：电解质盐；非水有机溶剂；以及添加剂；其特征在于，所述非水有机溶剂包括羧酸酯；所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及环状硫酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括：电解质盐；非水有机溶剂；以及添加剂；其特征在于，所述非水有机溶剂包括羧酸酯；所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及环状硫酸酯。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述羧酸酯选自式1所示的化合物中的一种或几种；在式1中，R11选自H、C1～10的烷基、C1～10的卤代烷基中的一种，R12选自C1～10的烷基、C1～10的卤代烷基中的一种。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述羧酸酯选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丁酯、丙酸戊酯、丙酸异戊酯、异丙酸乙酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯、丁酸丁酯、异丁酸丁酯、丁酸戊酯、丁酸异戊酯、戊酸乙酯、异戊酸乙酯、戊酸丙酯、异戊酸丙酯以及上述化合物被卤素原子中的一种或几种部分取代或全部取代的化合物中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述磺酸酯环状季铵盐选自式2所示的化合物中的一种或几种；在式2中，R21选自-CN、取代或未取代的C1～12的烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基中的一种；R22选自取代或未取代的C1～12的亚烷基、取代或未取代的C2～12的亚烯基、取代或未取代的C2～12的亚炔基、取代或未取代的C1～12的亚烷酰基中的一种；R23选自取代或未取代的C1～12的烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基、取代或未取代的C...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小梅，姜彬，付成华，刘继琼，周艳，朱建伟，韩昌隆，刘文浩，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35